基于AD9361的天气雷达回波模拟与硬件系统（三）
接前两篇：基于AD9361的天气雷达回波模拟与硬件系统（一）-CSDN博客
基于AD9361的天气雷达回波模拟与硬件系统（二）-CSDN博客
4.3 FPGA端程序设计
FPGA端程序主要实现基带I/Q信号的读取与处理， 包含与ARM的I/Q数据交互、I/Q数据缓存、AD9361基带接口逻辑等。FPGA端数据传输过程如图所示。
FPGA通过AXI-DMA从ARM端读取PS存储的I/Q数据，一次读出64bit的steam流数据， 将读取的64位数据送入dac-upack模块解包， 解包后的数据为4个16位的I/Q数据（ 分别为I0、Ｑ０、I1、Ｑ１） 。
将4个16位数据进入DAC-FIFO缓存， 缓存后输入AD9361中进行射频发射，AD9361在接收端接收到回波信号后， 将信号转换位4个16位的I/Q数据， 将数据送人接收adc-fifo中进行缓存， 缓存后输人adc-pck模块中， 打包为1个64位的数据送人ADC的DMA模块中完成数据的传输。
5 系统测试测试
主要分为以下３ 部分：
（１） 对硬件平台产生的射频信号进行验证测试， 验证硬件平台能否实现从基带I/Q信号到射频模拟信号的输出。
（２） 采用单一正弦波自发自收的验证方式， 用SMA射频线将发射通道与接收通道相连， 通过VIVADO软件的ILA调试工具抓取发射与接收的基带I/Q信号进行分析， 对硬件平台的接收通道进行测试。
（３） 对雷达回波模拟系统进行回波模拟功能测试， 验证硬件系统能否正确实现雷达射频回波信号的模拟， 通过射频雷达回波信号的数字接收和解调输出的I/Q数据， 计算反射率因子、速度、谱宽等参量来验证模拟回波的准确性。
5.1 硬件平台产生的射频信号测试
设置硬件中心频率为2.8GHz， 将此基带正弦波信号送人AD9361中， 将基带信号转换为射频模拟信号。将输出信号接到频谱仪上， 观察射频信号的频率是否与设置的发射频率一致。
下图为观测到的频谱。
观测到的频率为2.80027GHz，与设定的频率基本一致， 可见射频信号产生正常.
5.2 雷达回波模拟系统功能测试
选择正弦波为基带信号，ILA参考时钟为4MHz采样时钟， 对发送信号与接收信号进行分析。发射基带I/Q信号如下图所示，Ｉ 路信号与Ｑ 路信号为正交信号且发射周期刻度为500。
接收基带信号如下图所示，一个周期的时间刻度为500， 与发射基带信号一致且波形未失真， 说明接收通道能够正常接收射频信号。
5.3 回波模拟功能测试
选取某一仰角下的天气雷达回波I/Q信号作为初始数据， 经过回波模拟硬件系统射频TX和自发自收后， 使用MATLAB工具中对模拟的回波I/Q数据进行功率谱分析。
下图为距离库的原始I/Q信号和模拟回波I/Q信号功率谱对比图。
从图中可以看出模拟回波信号谱峰位置和谱宽分布具有较好的一致性； 当然， 从功率谱中也可发现， 由于AD9361的DA位数有限引起的量化噪声， 造成功率谱的噪声基底变高， 并未与原始功率谱完全一致， 而且在中心谱出现一些幅度波动， 这可能会给速度及谱宽带来的一定的影响。
